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iOS系統的底層通知框架庫

suiling 2019-05-07 10:24:53 1888
本文來自 歐陽大哥2013 ,作者 suiling

觀察者模式

觀察者模式是一種用于解耦一系列需要相互協作的類之間進行通信的對象行為模式。它定義了對象之間的一種一對多的依賴關系。當一個對象的狀態發生改變時,所有依賴于它的對象都將得到通知。觀察者模式的實現一般分為兩個步驟:消費者注冊通知消息監聽器、生產者發送通知消息。

iOS系統提供了多種對觀察者模式的實現:在Cocoa Touch層通過NSNotification類和NSNotificationCenter類來實現通知消息的注冊處理和發送,而在CoreFoundation層則提供了CFNotificationXXX系列的C函數來實現通知消息的注冊處理和發送,而在操作系統層面則通過libsystem_notify.dylib庫提供了一套基于C語言的更加底層的通知消息注冊和發送機制。

本文將重點介紹libsystem_notify.dylib(以后簡稱為系統通知庫)庫中所提供用于實現通知消息注冊和通知消息發送的各種接口函數。系統通知庫中的通知消息注冊和發送是可以用來實現跨進程通信的一種底層的通知機制。

系統通知庫的API

系統通知庫中的所有函數都在notify.h文件中被聲明,因此當你要使用系統通知庫提供的函數時,需要在代碼中#include <notify.h>。正如其它所有基于通知消息的實現一樣,每一種通知消息都通過一個字符串來進行標識,系統通知庫中的通知消息也是如此。除此之外每個進程注冊監聽了一個通知消息時還會生成一個進程內有效的通知消息標識token。可以將token理解為進程在運行時對某個監聽的通知消息的唯一表征。系統通知庫在處理通知消息時分別提供了: 基于block的處理器、基于mach port的消息端口、基于信號的處理、基于文件操作的處理器一共四種處理方式。

一、通知消息的注冊

系統通知庫為支持上述四種消息處理機制,分別提供四個函數來實現各種處理類型的通知消息的注冊:

//基于block處理的通知注冊
uint32_t notify_register_dispatch(const char *name, int *out_token, dispatch_queue_t queue, notify_handler_t handler)

//基于信號處理的通知注冊
uint32_t notify_register_signal(const char *name, int sig, int *out_token);

//基于mach port消息的通知注冊
uint32_t notify_register_mach_port(const char *name, mach_port_t *notify_port, int flags, int *out_token);

//基于文件描述符的通知注冊。
uint32_t notify_register_file_descriptor(const char *name, int *notify_fd, int flags, int *out_token);

上述的四個函數可以看出,每個函數的第一個參數都是通知消息的名稱,也就是我們想要監聽的通知消息名稱,并且每個函數都有一個out_token輸出,用來標識進程在運行時注冊的這個通知消息。對于block處理器而言,每次監聽的通知被觸發時總會在某個指定的queue中調用指定的block函數;對于signal而言,每次監聽的通知被觸發時總是會向系統發出指定的信號;對于mach port而言,每次監聽的通知被觸發時總是會往指定的mach port端口發送一條空的mach msg消息;對于文件描述符而言,每次監聽的通知被觸發時總是會往指定的文件中寫入特定的內容。

系統通知庫不僅支持iOS系統還支持macOS系統,而且是跨進程的通知消息。但是一般情況下iOS系統只會用notify_register_dispatch函數來監聽通知并通過block的方式進行處理,而macOS系統則所有的處理方式都可用。

二、通知消息的發送

當某個通知消息產生時,需要將通知消息發送給所有的監聽者。通知消息的發送是通過函數notify_post來實現的:

 uint32_t notify_post(const char *name);

函數的簽名很簡單,入參就是通知消息名稱。系統通知函數中的通知不會附帶任何的附加參數。

三、通知消息監聽者的暫停、恢復、取消

當注冊某個通知消息時,系統會返回一個token值來標識這個通知信息。同時系統還分別提供了對通知消息監聽的暫停、恢復、和取消處理:

//通知的暫停,設置后此token將暫時不會接受消息的通知。
uint32_t notify_suspend(int token)
//通知的恢復,設置后此token將恢復接受消息的通知。
uint32_t notify_resume(int token)
//通知的取消,設置后此token將不再接受消息的通知。
uint32_t notify_cancel(int token);

四、通知消息發送檢測

有的時候我們并不想注冊某個通知消息處理器來對通知進行處理,而只是想檢測某個通知消息是否已經被發送過,為此系統提供兩個函數來實現這功能:

//注冊一個通知消息檢測的token。
 uint32_t notify_register_check(const char *name, int *out_token);
 
//檢測這個token所對應的通知消息是否被發送過。如果通知消息被發送過則check返回1,否則返回0。
 uint32_t notify_check(int token, int *check);

五、通知消息的狀態

對于通知消息的監聽者來說,我們可以對返回的token綁定一個64位的狀態數據。我們可以獲取以及設置它。這個狀態數據主要用來實現對通知監聽者的擴展處理。

 uint32_t notify_set_state(int token, uint64_t state64)
 uint32_t notify_get_state(int token, uint64_t *state64)

六、系統預置的通知消息

操作系統底層支持了一些預置的通知消息,這些通知消息在頭文件notify_keys.h中被聲明。這些預置的消息有針對目錄服務的、有針對磁盤空間和卷掛起的、有針對網絡配置改變的、有針對寫日志通知的、有針對系統時區和時間改變的。每種具體的通知消息可以看文件中的說明,比如下面的例子實現對了對磁盤空間不足,網絡狀態改變以及對調整了系統的時間進行的監聽處理:

#include <notify.h>
#include <notify_keys.h>

void foo()
{
   int  token1, token2, token3;
    //注冊監聽網絡狀態改變的通知。
   notify_register_dispatch(kNotifySCNetworkChange, & token1, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) {
        //...
    });
    
     
    //注冊監聽系統磁盤空間不足的通知
    notify_register_dispatch(kNotifyVFSLowDiskSpaceRootFS, &token2, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) {
        //....
    });
  
    
   //注冊監聽系統時間被改變的通知。
    notify_register_dispatch(kNotifyClockSet, &token3, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) {
        //...
    });
    
}

除了notify_keys.h文件中公開的通知消息外,還有一些未被公開的通知消息,我們可以通過這些未被公開的消息來獲取更多關于系統狀態的改變,下面的列表將列出所有的系統底層的通知消息,具體每個通知是什么意義就讀者自行猜測和驗證吧。

"com.apple.asl.remote"
"com.apple.system.timezone"
"com.apple.MCX._managementStatusChangedForDomains"
"com.apple.CFPreferences._domainsChangedExternally"
"com.apple.system.clock_set"
"com.apple.system.timezone"
"AppleNumberPreferencesChangedNotification"
"AppleTimePreferencesChangedNotification"
"AppleDatePreferencesChangedNotification"
"AppleLanguagePreferencesChangedNotification"
"AppleTextBehaviorPreferencesChangedNotification"
"com.apple.librarian.account-token-changed"
"com.apple.system.batterysavermode"
"com.apple.accessibility.cache.forcetouch.sensitivity.changed"
"com.apple.networkd.started"
"com.apple.neconfigurationchanged"
"com.apple.networkd.settings"
"com.apple.system.config.network_change"
"com.apple.CoreAnimation.CAWindowServer.DisplayChanged"
"com.apple.networkd.proxy_count"
"com.apple.iohideventsystem.available"
"com.apple.backboardd.rawOrientation"
"com.apple.springboard.hasBlankedScreen"
"UIBacklightLevelChangedNotification"
"com.apple.accessibility.wob.status"
"com.apple.backboardd.videosettingschanged"
"com.apple.mobile.keybagd.user_changed"
"com.apple.LaunchServices.database"
"com.apple.accessibility.cache.enhance.text.legibility"
"com.apple.frontboard.systemappservices.serverNotifyToken"
"com.apple.frontboard.workspace.serverNotifyToken"
"com.apple.accessibility.cache.captioning"
"com.apple.accessibility.cache.vot"
"com.apple.accessibility.cache.ax"
"com.apple.accessibility.cache.app.ax"
"com.apple.accessibility.status"
"com.apple.language.changed"
"com.apple.springboard.showingAlertItem"
"com.apple.mobile.keybagd.lock_status"
"NameLayerTree"
"ApplePreferredContentSizeCategoryChangedNotification"
"kKeepAppsUpToDateEnabledChangedNotification"
"com.apple.accessibility.cache.reduce.motion"
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardShow"
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardHide"
"com.apple.locationd.registration"
"kCTDaemonReadyNotification"
"com.apple.system.config.network_change"
"com.apple.system.timezone./var/db/timezone/zoneinfo/UTC"
"com.apple.system.info:/etc/hosts"
"com.apple.MSVLoggingConfigurationDidChange"
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange"
"com.apple.AppSupport.loggingDefaultsChanged"
"com.apple.mobileipod.MPMusicPlayerController.launched"
"com.apple.networkd.nat64.ifstate"
"com.apple.ManagedConfiguration.profileListChanged"
"com.apple.backboardd.unambiguousOrientation"
"com.apple.accessibility.cache.button.shapes.enabled"
"com.apple.accessibility.cache.use.single.system.color.enabled"
"com.apple.accessibility.cache.darken.system.colors.enabled"
"com.apple.coreui.statistics"
"com.apple.UIKit.UIScreenEdgeGestureMode"
"com.apple.managedconfiguration.restrictionchanged"
"com.apple.managedconfiguration.passcodechanged"
"PINPolicyChangedNotification"
"com.apple.managedconfiguration.settingschanged"
"com.apple.managedconfiguration.effectivesettingschanged"
"com.apple.managedconfiguration.appwhitelistdidchange"
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange"
"com.apple.managedconfiguration.keyboardsettingschanged"
"com.apple.managedconfiguration.clientrestrictionschanged"
"com.apple.managedconfiguration.webFilterUIActiveDidChange"
"com.apple.ManagedConfiguration.managedAppsChanged"
"MCManagedBooksChanged"
"com.apple.managedconfiguration.allowpasscodemodificationchanged"
"com.apple.mediaserverd.up"
"com.apple.hangtracer.prefchangednotification"
"com.apple.accessibility.cache.enhance.background.contrast"
"com.apple.system.thermalpressurelevel"
"com.apple.backboardd.backlight.changed"
"com.apple.accessibility.QuickSpeakEnabled"
"com.apple.accessibility.cache.quick.speak"
"com.apple.powerlog.state_changed"
"com.apple.powerlog.clientPermissionState"

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